(57)【要約】【課題】  熱干渉を十分に低減することの可能な面発光レーザアレイを提供する。【解決手段】  半導体基板１０１上に、活性層１０５と、活性層１０５の両側に隣接して設けられる共振器スペーサー層１０４，１０６と、前記共振器スペーサー層１０４，１０６を挟んで対抗する一対の分布ブラッグ反射器１０３，１０８とからなる積層構造の一部を凸状に加工してなる複数のメサ構造体と、メサ構造体の上部に電流注入用の電極１１２とを備えた面発光レーザアレイにおいて、前記アレイ周辺部における積層構造が除去され、更に、前記複数のメサ構造体の間の領域上、及び、前記アレイ周辺部の積層構造が除去された領域上に、これらの領域間で連続している放熱用電極１１０が設けられている。【選択図】      図１
2007073585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に、活性層と、活性層の両側に隣接して設けられる共振器スペーサー層と、前記共振器スペーサー層を挟んで対抗する一対の分布ブラッグ反射器とからなる積層構造の一部を凸状に加工してなる複数のメサ構造体と、メサ構造体の上部に電流注入用の電極とを備えた面発光レーザアレイにおいて、前記アレイ周辺部における積層構造が除去され、更に、前記複数のメサ構造体の間の領域上、及び、前記アレイ周辺部の積層構造が除去された領域上に、これらの領域間で連続している放熱用電極が設けられている事を特徴とする面発光レーザアレイ。
【請求項２】
請求項１記載の面発光レーザアレイにおいて、前記複数のメサ構造体の間の一部の領域に、前記積層構造が設けられていない領域を有している事を特徴とする面発光レーザアレイ。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の面発光レーザアレイにおいて、前記メサ構造体は、分布ブラッグ反射器の一部から構成され、活性層及び共振器スペーサー層を含んでいない事を特徴とする面発光レーザアレイ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の面発光レーザアレイにおいて、前記放熱用電極は、電気的に接地されている事を特徴とする面発光レーザアレイ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の面発光レーザアレイが用いられている事を特徴とする電子写真システム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の面発光レーザアレイが用いられている事を特徴とする光インターコネクションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザアレイおよび電子写真システムおよび光インターコネクションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光レーザは、基板に垂直な方向にレーザ出力が取り出せることから、２次元アレイ集積が容易であり、並列光インターコネクション用光源や電子写真システムのアレイ書き込み光源として注目されている。また、面発光レーザアレイは、アレイ間の高い位置精度と、円形の出射ビーム形状が得られるという特徴を有しており、電子写真システムの書き込み光源等に好適である。
【０００３】
面発光レーザ素子は、半導体基板上に設けられた一対の分布ブラッグ反射器と、一対の分布ブラッグ反射器の間に設けられた活性層、及び共振器スペーサー層とから構成されており、分布ブラッグ反射器の両側に設けられた電極により活性層へ電流を注入し、基板に対して垂直にレーザ発振を生じさせるようになっている。
【０００４】
また、面発光レーザ素子は、低閾値電流化と、横モードの制御からＡｌを組成に含む半導体層を酸化して形成される電流狭窄構造を備えており、Ａｌを含む半導体層を酸化するために、素子はメサ形状に加工される（すなわち、メサ構造とされる）のが一般的である。また、メサ構造はポリイミド等の絶縁性樹脂によって埋め込まれている。
【０００５】
ところで、素子をメサ形状に加工する事により、素子は周囲の半導体層と熱的に絶縁され、またポリイミドの熱抵抗は半導体の熱抵抗に比べ非常に大きいので、素子自体の放熱が低下するという問題がある。特に高密度アレイでは、素子が互いに熱干渉を及ぼすという問題がある。一般に面発光レーザ素子の出力は、環境温度に対して非常に敏感であり、素子の出力の上限は、熱飽和によって制限されている。従って、素子の放熱性を向上させる事は、高出力を得る上で非常に重要な課題である。
【０００６】
この様なアレイ素子間の熱干渉を低減するものとして、以下の様な技術が開示されている。例えば特許文献１では、ポリイミド等の絶縁層中に熱伝導率の異なるフィラーを埋め込み、放熱の向上を図る方法が開示されている。また、特許文献２では、メサ構造体の間に金属体を設け、金属体を介して放熱の向上を図る手法が開示されている。また、特許文献３では、同様に、面発光レーザ素子のメサの周辺、及び側面部に金属体を設け、放熱の向上を図る手法が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３４４０８１号公報
【特許文献２】特開平１１−２６１１６２号公報
【特許文献３】特開２００２−１９８６１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１では、絶縁層中（絶縁性樹脂）にフィラーを含む構成としているが、フィラーと素子部、及びそれぞれのフィラーは絶縁層を介して接している為、放熱を大幅に向上させることは難しいと考えられる。
【０００８】
また、特許文献３では、より具体的には、面発光レーザ素子において、メサ側面に設けた金属体の表面を加工し、表面積を増やす事により、雰囲気中への放熱を効果的に行なう事を意図している。この従来技術では、金属体からの放熱について言及しているが、雰囲気に対して十分な放熱効果を得る事は難しいと考えられる。
【０００９】
また、特許文献２では、より具体的には、隣接するメサ構造体間の半導体表面に絶縁層を介して金属体からなる金属体（ヒートパイプ）を設けている。金属の熱伝導率は半導体に比べて大きいので、一方の素子で発生した熱が半導体層を伝わり散逸する際に、ヒートパイプによって熱を吸収させ、隣接素子への熱干渉を低減できるとしている。この従来技術では、金属体により吸収させた熱を、金属体が設けられている素子間以外の領域における半導体層中に逃がす事を意図していると考えられるが、特に、高密度アレイ等の様にアレイ間隔が狭い場合や、アレイ集積度が大きな場合には、放熱を効率良く行なわなければ、アレイ全体の温度を上昇させてしまうという問題がある。しかし、ヒートパイプに吸収された熱の放熱まで詳細に検討されていない。
【００１０】
以上の様に、従来の技術では、金属体に吸収された熱を効果的に放熱させる事は難しく、面発光レーザアレイにおけるメサ構造体間の熱干渉を十分に低減する事は難しいと考えられる。
【００１１】
本発明は、面発光レーザアレイにおける熱干渉を十分に低減することの可能な面発光レーザアレイおよび電子写真システムおよび光インターコネクションシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、半導体基板上に、活性層と、活性層の両側に隣接して設けられる共振器スペーサー層と、前記共振器スペーサー層を挟んで対抗する一対の分布ブラッグ反射器とからなる積層構造の一部を凸状に加工してなる複数のメサ構造体と、メサ構造体の上部に電流注入用の電極とを備えた面発光レーザアレイにおいて、前記アレイ周辺部における積層構造が除去され、更に、前記複数のメサ構造体の間の領域上、及び、前記アレイ周辺部の積層構造が除去された領域上に、これらの領域間で連続している放熱用電極が設けられている事を特徴としている。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の面発光レーザアレイにおいて、前記複数のメサ構造体の間の一部の領域に、前記積層構造が設けられていない領域を有している事を特徴としている。
【００１４】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の面発光レーザアレイにおいて、前記メサ構造体は、分布ブラッグ反射器の一部から構成され、活性層及び共振器スペーサー層を含んでいない事を特徴としている。
【００１５】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の面発光レーザアレイにおいて、前記放熱用電極は、電気的に接地されている事を特徴としている。
【００１６】
また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の面発光レーザアレイが用いられている事を特徴とする電子写真システムである。
【００１７】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の面発光レーザアレイが用いられている事を特徴とする光インターコネクションシステムである。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１乃至請求項４記載の発明によれば、半導体基板上に、活性層と、活性層の両側に隣接して設けられる共振器スペーサー層と、前記共振器スペーサー層を挟んで対抗する一対の分布ブラッグ反射器とからなる積層構造の一部を凸状に加工してなる複数のメサ構造体と、メサ構造体の上部に電流注入用の電極とを備えた面発光レーザアレイにおいて、前記アレイ周辺部における積層構造が除去され、更に、前記複数のメサ構造体の間の領域上、及び、前記アレイ周辺部の積層構造が除去された領域上に、これらの領域間で連続している放熱用電極が設けられているので（より具体的には、面発光レーザアレイの周辺部における分布ブラッグ反射器等の半導体積層構造を除去し、この上に絶縁層等を介して面発光レーザアレイ内から連続している放熱用電極を設ける構成としているので）、放熱用電極からの放熱を効果的に行なう事ができ、面発光レーザアレイにおける熱干渉を十分に低減することができる。換言すれば、面発光レーザアレイの放熱を向上させ、高出力動作を可能にする事ができる。
【００１９】
特に、請求項２記載の発明では、請求項１記載の面発光レーザアレイにおいて、前記複数のメサ構造体の間の一部の領域に、前記積層構造が設けられていない領域を有しているので（より具体的には、面発光レーザアレイの内部の一部の領域において、分布ブラッグ反射器等の半導体積層構造を除去し、この上に絶縁層等を介して放熱用電極を設ける構成としているので）、放熱用電極からの放熱を更に効果的に行なう事ができる。
【００２０】
また、請求項３記載の発明では、請求項１または請求項２記載の面発光レーザアレイにおいて、前記メサ構造体は、分布ブラッグ反射器の一部から構成され、活性層及び共振器スペーサー層を含んでいないので、面発光レーザアレイの放熱を更に向上させ、より高出力動作を可能にする事ができる。
【００２１】
また、請求項４記載の発明では、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の面発光レーザアレイにおいて、前記放熱用電極は、電気的に接地されているので、素子間の電気的干渉を低減する効果が得られる。すなわち、面発光レーザアレイの放熱を更に向上させ、より高出力動作を可能にし、更に電気的干渉を低減する事ができる。
【００２２】
また、請求項５記載の発明によれば、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の面発光レーザアレイが用いられている事を特徴とする電子写真システムであり、請求項１乃至請求項４の面発光レーザアレイは、素子間の熱干渉が少ない事により、感光ドラム上に集光されるビームの品質が均一であり、高精細な画質が得られる。また、高出力動作が可能である事から、高速な電子写真システムが得られる。このように、高速で、高精細な電子写真システムを得る事ができる。
【００２３】
また、請求項６記載の発明によれば、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の面発光レーザアレイが用いられている事を特徴とする光インターコネクションシステムであり、請求項１乃至請求項４の面発光レーザアレイは、アレイ内の素子間の熱干渉が少なく、チャンネル間において均一な特性を得る事ができ、また電気的干渉が低減されている事から、従来に比べて符号誤り率の低い伝送が可能であり、信頼性の高い光インターコネクションシステムが得られる。このように、高速で、信頼性の高い並列光インターコネクションシステムを得る事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２５】
（第１の形態）
本発明の第１の形態は、半導体基板上に、活性層と、活性層の両側に隣接して設けられる共振器スペーサー層と、前記共振器スペーサー層を挟んで対抗する一対の分布ブラッグ反射器とからなる積層構造の一部を凸状に加工してなる複数のメサ構造体と、メサ構造体の上部に電流注入用の電極とを備えた面発光レーザアレイにおいて、前記アレイ周辺部における積層構造が除去され、更に、前記複数のメサ構造体の間の領域上、及び、前記アレイ周辺部の積層構造が除去された領域上に、これらの領域間で連続している放熱用電極が設けられている事を特徴としている。
【００２６】
本発明の第１の形態によれば、半導体基板上に、活性層と、活性層の両側に隣接して設けられる共振器スペーサー層と、前記共振器スペーサー層を挟んで対抗する一対の分布ブラッグ反射器とからなる積層構造の一部を凸状に加工してなる複数のメサ構造体と、メサ構造体の上部に電流注入用の電極とを備えた面発光レーザアレイにおいて、前記アレイ周辺部における積層構造が除去され、更に、前記複数のメサ構造体の間の領域上、及び、前記アレイ周辺部の積層構造が除去された領域上に、これらの領域間で連続している放熱用電極が設けられているので（より具体的には、面発光レーザアレイの周辺部における分布ブラッグ反射器等の半導体積層構造を除去し、この上に絶縁層等を介して面発光レーザアレイ内から連続している放熱用電極を設ける構成としているので）、放熱用電極からの放熱を効果的に行なう事ができ、面発光レーザアレイにおける熱干渉を十分に低減することができる。換言すれば、面発光レーザアレイの放熱を向上させ、高出力動作を可能にする事ができる。
【００２７】
面発光レーザ素子では、共振器ミラーに分布ブラッグ反射器が用いられる。分布ブラッグ反射器は、屈折率の異なる２種の半導体層を夫々の半導体層中における発振波長の１／４の厚さに交互に積層して構成されており、材料としてＡｌＧａＡｓ混晶を用いるのが一般的である。また、分布ブラッグ反射器として用いる事のできる半導体層は発振波長に対して透明である必要があり、特に７８０ｎｍ帯よりも短波長の面発光レーザ素子では、高屈折率層として、比較的Ａｌ組成の大きなＡｌＧａＡｓ混晶を用いる必要がある。一般に混晶半導体の熱抵抗は、混晶を構成する２元化合物の比率が同程度となるもの（中間の組成となるもの）程大きく、放熱が悪くなる問題がある。
【００２８】
また、波長帯に関わらず、分布ブラッグ反射器を構成する２層の界面に組成傾斜層（一方から他方へ組成を次第に変化させた層）を設ける事が電気抵抗の低減に有効である。しかし、組成傾斜層によって熱抵抗が増加する不具合がある。
【００２９】
放熱用電極で吸収された熱を効果的に放熱させるには、アレイ部の周辺にまで放熱用電極を延ばし、またこの領域における放熱用電極の面積を大きくし、基板側へ熱を逃がす事が有効と考えられるが、この際に放熱用電極と基板との間に分布ブラッグ反射器が介在していると、上記の様に効果的に放熱を行なう事が難しい。
【００３０】
これに対し、本発明では、アレイの周辺部において分布ブラッグ反射器等の積層構造が除去されている事により、放熱用電極から基板への放熱を向上させる事ができる。これにより、素子間の熱干渉、アレイ素子部の温度上昇を効果的に低減する事が可能になり、高出力が得られる。
【００３１】
（第２の形態）
本発明の第２の形態は、第１の形態の面発光レーザアレイにおいて、前記複数のメサ構造体の間の一部の領域に、前記積層構造が設けられていない領域を有している事を特徴としている。
【００３２】
本発明の第２の形態では、第１の形態の面発光レーザアレイにおいて、前記複数のメサ構造体の間の一部の領域に、前記積層構造が設けられていない領域を有しているので（より具体的には、面発光レーザアレイの内部の一部の領域において、分布ブラッグ反射器等の半導体積層構造を除去し、この上に絶縁層等を介して放熱用電極を設ける構成としているので）、放熱用電極からの放熱を更に効果的に行なう事ができる。
【００３３】
特に集積度の大きな面発光レーザアレイでは、アレイ面積が大きくなる事から、周辺部にまで至る放熱用電極の長さも長くなる。これにより、周辺部に至るまでに、放熱用電極からアレイ内に序々に放熱が起こり、アレイ素子部全体の温度を上昇させてしまう不具合がある。また、アレイ内に温度分布が生じ、アレイ中心部の温度が高く、周辺部の温度が低くなってしまう。これにより特性分布が生じてしまう。
【００３４】
これに対し、第２の形態の様に、アレイ内の一部の領域において、分布ブラッグ反射器等の積層構造を除去して、これらを介さないで放熱用電極から半導体基板へ放熱が生じる様にしている。これにより、基板への放熱が更に向上しアレイ素子部の温度上昇を防止する事ができる。よって、上記の様な不具合を解決する事ができる。また、素子間の熱干渉も効果的に低減する事が可能になり、高出力が得られる。更に、アレイ素子部の温度分布も小さくなるので、均一な特性を有する面発光レーザアレイを得る事ができる。
【００３５】
なお、本発明の第２の形態の構成は、アレイ間隔が比較的広く、集積度が大きなアレイにおいて、より大きな効果を得る事ができる。
【００３６】
（第３の形態）
本発明の第３の形態は、第１または第２の形態の面発光レーザアレイにおいて、前記メサ構造体は、分布ブラッグ反射器の一部から構成され、活性層及び共振器スペーサー層を含んでいない事を特徴としている。
【００３７】
本発明の第３の形態では、第１または第２の形態の面発光レーザアレイにおいて、前記メサ構造体は、分布ブラッグ反射器の一部から構成され、活性層及び共振器スペーサー層を含んでいないので、面発光レーザアレイの放熱を更に向上させ、より高出力動作を可能にする事ができる。
【００３８】
面発光レーザ素子内部で最も高温となる部位は活性層である。よって、活性層で生じる熱を効果的に吸収し、放熱させる事が、個々の素子の出力を向上させる事と、熱干渉を防止する上で重要である。従って、メサ構造体を形成する際に、活性層部を含んでエッチング除去を行うと、活性層で発生した熱が横方向に散逸しにくくなり、メサ構造体の温度が上昇してしまうという問題がある。
【００３９】
これに対し、第３の形態の様に、メサ構造体に共振器スペーサー層、及び活性層を含まない様に、分布ブラッグ反射器の一部の領域からメサ構造体を形成すると、活性層で生じた熱を横方向に拡散させる事ができる。これにより、これらの半導体層の上部に絶縁層等を介して設けた放熱用電極により上記の熱を効果的に吸収させる事が可能になり、活性層、及びメサ構造体の温度上昇を防止する事ができる。また、放熱用電極により吸収された熱を、第１，第２の形態の様に半導体基板へ効率良く放熱する事ができるので、アレイ内の素子間の熱干渉も防止する事ができる。
【００４０】
特に、１．３μｍ帯等の長波長帯の面発光レーザ素子では、共振器スペーサー層材料に放熱が優れたＧａＡｓ等を用いる事が可能であるので、より大きな効果を得る事が可能である。以上の様に、素子の温度上昇、及びアレイ内の素子間の熱干渉が効果的に抑制される事により、より高出力動作が可能な面発光レーザアレイを得る事ができる。
【００４１】
（第４の形態）
本発明の第４の形態は、第１乃至第３のいずれかの形態の面発光レーザアレイにおいて、前記放熱用電極は、電気的に接地されている事を特徴としている。
【００４２】
本発明の第４の形態では、第１乃至第３のいずれかの形態の面発光レーザアレイにおいて、前記放熱用電極は、電気的に接地されているので、素子間の電気的干渉を低減する効果が得られる。すなわち、面発光レーザアレイの放熱を更に向上させ、より高出力動作を可能にし、更に電気的干渉を低減する事ができる。
【００４３】
アレイの様に配線が近接して設けられる場合には、配線間の電気的結合により、一方の配線に印加された電位により他方の配線に電位が誘起され、電気的ノイズを生じる（電気的干渉が生ずる）という問題がある。
【００４４】
この電気的干渉を低減するには、配線間の（容量の）結合係数を低減する事が必要である。一般に２配線間に対して、これらよりも大きな接地された容量（対アース間自己容量）を設けると、上記の結合係数は減少し、電気干渉を低減する事ができる。本発明では、メサ構造体の間に放熱用電極を設けており、この上部に絶縁性樹脂を挟んで電極配線が位置している。配線の面積はその断面積に比べ大きいので、放熱用電極と配線との間の容量は、配線間に生じる容量よりも大きい。従って、放熱用電極を接地する事により、上記の要件を満たす対アース間自己容量を配線に設けることができる。これにより、配線間の電気干渉を低減する事ができ、特に高速変調時の特性を向上させることができる。
【００４５】
（第５の形態）
本発明の第５の形態は、第１乃至第４のいずれかの形態の面発光レーザアレイが用いられている事を特徴とする電子写真システムである。
【００４６】
本発明の第５の形態によれば、第１乃至第４のいずれかの形態の面発光レーザアレイが用いられている事を特徴とする電子写真システムであり、第１乃至第４の形態の面発光レーザアレイは、素子間の熱干渉が少ない事により、感光ドラム上に集光されるビームの品質が均一であり、高精細な画質が得られる。また、高出力動作が可能である事から、高速な電子写真システムが得られる。このように、高速で、高精細な電子写真システムを得る事ができる。
【００４７】
（第６の形態）
本発明の第６の形態は、第１乃至第４のいずれかの形態の面発光レーザアレイが用いられている事を特徴とする光インターコネクションシステムである。
【００４８】
本発明の第６の形態によれば、第１乃至第４のいずれかの形態の面発光レーザアレイが用いられている事を特徴とする光インターコネクションシステムであり、第１乃至第４の形態の面発光レーザアレイは、アレイ内の素子間の熱干渉が少なく、チャンネル間において均一な特性を得る事ができ、また電気的干渉が低減されている事から、従来に比べて符号誤り率の低い伝送が可能であり、信頼性の高い光インターコネクションシステムが得られる。このように、高速で、信頼性の高い並列光インターコネクションシステムを得る事ができる。
【００４９】
次に、実施例を説明する。
【実施例１】
【００５０】
図１は実施例１の面発光レーザアレイの一部を示す断面図であり、図１には、２つの面発光レーザ素子が図示されている。なお、図１の右側の面発光レーザ素子は、図２を用いて後述することからわかるように、アレイの最外周部に当たる素子である。図１に示されている各面発光レーザ素子は、ＡｌＧａＡｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ多重量子井戸構造を活性層とする０．７８μｍ帯面発光レーザ素子である。以下、その構造を製造工程に従い説明する。
【００５１】
図１に示されている各面発光レーザ素子は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により結晶成長が行なわれており、ＩＩＩ族原料に、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ），トリメチルガリウム（ＴＭＧ），トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を用い、Ｖ族原料に、アルシン（ＡｓＨ３）ガスを用いている。また、ｐ型ドーパント原料には四臭化炭素（ＣＢｒ４）を用い、ｎ型ドーパント原料にはセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を用いている。
【００５２】
具体的に、図１に示されている面発光レーザ素子は、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファー層１０２、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓの対を１周期とした４０．５周期のｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１０３、ノンドープＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ共振器スペーサー１０４とＡｌＧａＡｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ多重量子井戸活性層１０５とノンドープＡｌ０．３Ｇａ０．７ＧａＡｓ共振器スペーサー１０６とからなる一波長共振器、２４周期のｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１０８、ＧａＡｓコンタクト層（図示せず）の結晶成長が行なわれて形成されている。また、上部半導体分布ブラッグ反射器１０８の途中には、ｐ−ＡｌＡｓ選択酸化層１０７が設けられている。
【００５３】
ここで、分布ブラッグ反射器１０３，１０８を構成する２種の層の間には、一方の組成から他方の組成へ組成を徐々に変えた厚さ２０ｎｍの組成傾斜層（図示せず）が設けられている。また、ＡｌＧａＡｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ多重量子井戸活性層１０５は、高い誘導放出確率が得られる様に、電界の定在波分布の腹に対応するノンドープＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ共振器スペーサーの中央に設けられている。
【００５４】
次に、公知の写真製版技術によって、一辺が２０μｍの正方形レジストパターンを形成し、公知のドライエッチング技術を用いて、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１０３の途中までの各層のエッチング除去を行って正方形メサ構造体を形成している。ここで、メサ構造体の間隔は２０μｍとした。
【００５５】
次に、再びアレイ部にレジストを形成してドライエッチングによりアレイの周辺領域におけるｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１０３を基板に達するまでエッチングし除去している。
【００５６】
次に、水蒸気を含む加熱雰囲気中においてエッチング端面からメサ中央部に向けて、基板と平行方向にｐ−ＡｌＡｓ選択酸化層１０７の選択酸化を行って、電流狭窄構造を形成している。図１において、黒く図示された領域が選択酸化領域であり、非酸化領域（電流注入領域）の一辺の長さを３μｍとしている。
【００５７】
次に、気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ウエハ全面にＳｉＯ２層１０９の形成を行っている。次に、メサ構造体の上部にレジストを形成し、金の蒸着を行っている。
【００５８】
次に、リフトオフ法により、レジストを設けた領域の金を除去し、図１の様に、複数のメサ構造体の間の領域と、アレイの周辺のｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１０３が除去された領域とに金の構造体（金属膜）１１０を設けている。ここで、金の厚さを０．５μｍとしている。
【００５９】
図２は、上記工程後のアレイの上面を示す図である。なお、図１は図２のＡ−Ｂにおける断面に対応している。図２は、メサ構造体１１４を４×４個に集積した面発光レーザアレイを示しており、ハッチングで示したアレイの周辺部１１７では、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１０３が除去されている。ここで、金属膜１１０は、図２の様に、アレイ内のメサ構造体の周辺を除く領域１１８と、下部分布ブラッグ反射器１０３を除去した領域１１７と、下部分布ブラッグ反射器１０３を除去した領域１１７の周辺領域１１９とに形成されている。
【００６０】
次に、メサの中央部にアラインして、絶縁樹脂１１１を形成し、更に絶縁樹脂除去部にアラインして、ＳｉＯ２層１０９の除去を行っている。次に、メサ上の光出射部となる領域に１０μｍの方形レジストパターンを形成し、ｐ側電極材料の蒸着を行なっている。次に、光出射部の電極材料をリフトオフし、ｐ側電極配線１１２を形成している。次に、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１の裏面研磨の後、基板１０１の裏面に蒸着によってｎ側電極１１３を形成し、アニールによって、両電極１１２，１１３のオーミック導通を取り、アレイを構成する個々の素子を形成している。
【００６１】
実施例１の面発光レーザ素子は、アレイ内において金属膜１１０に吸収された熱を、金属膜１１０により伝導させて、下部分布ブラッグ反射器１０３が除去されている領域１１７において分布ブラッグ反射器を介さずに基板１０１へ効率良く放熱させる事により、素子間の熱干渉が従来に比べて少なく、更に高出力動作させる事が可能であった。
【実施例２】
【００６２】
図３は実施例２の面発光レーザアレイの一部を示す断面図であり、図３には、２つの面発光レーザ素子が図示されている。なお、図３の右側の面発光レーザ素子は、図１の場合と同様に、アレイの最外周部に当たる素子である。
【００６３】
図３の面発光レーザ素子は、実施例１と同様なＡｌＧａＡｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ多重量子井戸構造を活性層とする０．７８μｍ帯面発光レーザ素子であり、実施例１と同様な手法・方法によって作製されたものであるが、一部の構成が実施例１と異なっている。
【００６４】
具体的に、図３の面発光レーザ素子では、メサ構造体を形成する工程で、共振器スペーサー層１０６に至るまでの各層（すなわち、上部半導体分布ブラッグ反射器１０８）がエッチング除去され、活性層１０５及び共振器スペーサー層１０６，１０４をメサ構造体中に含まない構造となっている。他の素子構成、製造工程については、実施例１と同じである。
【００６５】
実施例２の面発光レーザ素子は、活性層１０５が基板面に平行な方向に対して熱的に絶縁されていないので、メサ構造体の温度上昇が低減され、また、金属膜１１０により効果的に熱を吸収する事が可能である。また、アレイ周辺の領域部へ金属膜１１０の熱を効率的に放熱する事が可能となっている。
【００６６】
実施例２の面発光レーザ素子は、素子間の熱干渉がより一層少なく、更に高出力動作させる事が可能であった。
【実施例３】
【００６７】
図４は実施例３の面発光レーザアレイの作製工程の途中における上面図である。
【００６８】
図４の面発光レーザアレイは、実施例１の面発光レーザアレイと同様な方法によって作製されており、リフトオフ工程により金属膜１１０を形成した後の状態が示されている。実施例３の面発光レーザアレイは、図４に示す様に、アレイ中の一部にもｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１０３を除去した領域１２０を設けており、この点が実施例１の面発光レーザアレイと異なっている。ここで、アレイ中において下部分布ブラッグ反射器１０３が除去されている領域１２０の一辺の長さを１０μｍとしている。
【００６９】
また、金属膜１１０は、図４の様に、アレイ内のメサ構造体の周辺を除く領域１１８と、アレイ内において下部分布ブラッグ反射器１０３を除去した領域１２０と、アレイ周辺部において下部分布ブラッグ反射器１０３を除去した領域１１７と、領域１１７の周辺領域１１９とに形成されている。
【００７０】
実施例３の面発光レーザアレイは、アレイの規模に関係なく効率的に素子部で発生した熱を基板へ放熱させる事が可能である。実際、実施例３の面発光レーザアレイは、アレイ間の熱干渉がより一層少なく、更に高出力動作が可能であった。また、アレイ内における素子特性のばらつき（出力のばらつき）は極めて少なかった。
【実施例４】
【００７１】
図５は、実施例４の面発光レーザアレイの上面図であり、図５の面発光レーザアレイは実施例１と同様に作製されている。図５の面発光レーザアレイは作製工程を完了し、素子の上部にｐ型電極１１２に接続された配線１１５を備えている。図１の断面図で示す様に、放熱用電極（金属膜）１１０は、ＳｉＯ２絶縁層１０９と絶縁性樹脂１１１によって、アレイ部と電気的に絶縁されており、この実施例４の面発光レーザアレイでは、金属膜１１０を電気的に接地する構成としている。
【００７２】
図６は、図５の面発光レーザアレイの断面と電位の与え方を模式的に示した図であり、具体的には、図５の面発光レーザアレイのＡ−Ｂにおける断面に対応している。図５，図６のアレイでは、金属膜１１０は基板１０１の裏面に設けたｎ側電極１１３と同電位となる様に接続され、更にｎ側電極１１３は電気的に接地されている。ｐ側電極１１２には個別に正の駆動電位が印加され、面発光レーザアレイの駆動が行なわれる。
【００７３】
実施例４の面発光レーザアレイは、放熱用電極（金属膜）１１０を電気的に接地した事で、配線間の電気干渉が低減され、特に高速に変調（駆動）させた場合に、ノイズの少ない良好な光出力波形を得る事ができた。
【実施例５】
【００７４】
図７は実施例５の電子写真システムを示す図である。図７の電子写真システムは、感光ドラムと、光学走査系（走査収束光学系）と、書き込み光源と、同期制御回路（同期制御部）とを有しており、書き込み光源には、本発明の面発光レーザアレイが用いられている。
【００７５】
図７の電子写真システムは、同期制御回路によって制御され、書き込み光源（面発光レーザアレイの各面発光レーザ素子）からの光は、ポリゴンミラー，レンズ収束系からなる光学走査系によって感光ドラム上に集光され、潜像を形成する。本発明の面発光レーザアレイは、素子間の熱干渉が少ない事により、感光ドラム上に集光されるビームの品質が均一であり、高精細な画質を得る事ができる。また、高出力動作が可能である事から、高速書き込みが可能である。
【実施例６】
【００７６】
図８は実施例６の光インターコネクションシステムを示す図である。図８のインターコネクションシステムは、機器１と機器２との間を、光ファイバアレイを用いて接続したものとなっている。送信側である機器１には、本発明による面発光レーザアレイを用いた２次元レーザアレイモジュールと、これの駆動回路とが設けられている。また、受信側である機器２には、フォトダイオードアレイモジュールと、信号検出回路とが設けられている。
【００７７】
この実施例６の光インターコネクションシステムでは、本発明の面発光レーザアレイを用いたことで、アレイ内の素子間の熱干渉が少なく、チャンネル間において均一な特性を得る事ができた。また、電気干渉が少ない事から、符号誤り率も小さく高速伝送が可能であった。また、機器間の他にも、ボード間，チップ間，チップ内インターコネクションに応用することもできる。
【００７８】
以上の各実施例では、結晶成長方法として、ＭＯＣＶＤ法を例に挙げて説明を行なったが、この他にも、分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）等のその他の結晶成長法を用いる事もできる。また、発振波長は、以上で説明した０．７８μｍ帯以外にも、０．６５μｍ帯，０．８５μｍ帯，０．９８μｍ帯、１．３μｍ帯、１．５μｍ帯等の波長帯で有っても良い。また、素子を構成する半導体材料は、発振波長に応じ、上述以外のものが用いられていても良い。例えば、０．６５μｍ帯ではＡｌＧａＩｎＰ系混晶、０．９８μｍ帯ではＩｎＧａＡｓ系混晶、１．３μｍ帯及び１．５μｍ帯ではＧａＩｎＮＡｓ（Ｓｂ）系混晶半導体材料を用いる事ができる。また、分布ブラッグ反射器の材料，構成は、発振波長に応じて最適に選ぶ事で、いずれの構造も任意の発振波長に対応した素子を形成する事ができる。具体的には、面発光レーザ素子の発振波長に対し、透明であって、且つ、可能な限り屈折率差が大きく取れる組み合わせが好ましい。材料も例えば、ＡｌＧａＩｎＰ混晶などのＡｌＧａＡｓ混晶以外のものを用いる事ができる。
【００７９】
また、面発光レーザアレイの構成として正方形状のものについて例を示したが、平行四辺形やその他の任意の形状とする事ができる。またアレイを構成する素子の数も任意の数とする事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施例１の面発光レーザアレイの一部を示す断面図である。
【図２】実施例１の面発光レーザアレイの上面図である。
【図３】実施例２の面発光レーザアレイの一部を示す断面図である。
【図４】実施例３の面発光レーザアレイの上面図である。
【図５】実施例４の面発光レーザアレイの上面図である。
【図６】図５のアレイの断面と電位の与え方を模式的に示した図である。
【図７】実施例５の電子写真システムを示す図である。
【図８】実施例６の光インターコネクションシステムを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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